A tudósok felfedték a Föld elmúlt 100 millió évének legrészletesebb geológiai modelljét

A tudósok felfedték a Föld elmúlt 100 millió évének legrészletesebb geológiai modelljét

Időbélyeg: 9. március 2023. 10:00

A Föld felszíne bolygónk „élő bőre” – ez köti össze a fizikai, kémiai és biológiai rendszereket. A geológiai idők során a tájak változnak, ahogy ez a felszín fejlődik, szabályozva a szén ciklus és tápanyag-keringés, ahogy a folyók hordalékot szállítanak az óceánokba.

Mindezek a kölcsönhatások messzemenő hatással vannak az ökoszisztémákra és a biológiai sokféleségre – a bolygónkon élő számos élőlényre.

Mint ilyen, a Föld tájainak évmilliók alatti fejlődésének rekonstrukciója alapvető lépés a bolygónk változó alakjának, valamint az olyan dolgok kölcsönhatásának megértése felé, mint az éghajlat és a tektonika. A biológiai sokféleség evolúciójáról is támpontokat adhat nekünk.

Együttműködés tudósokkal Franciaországban (Francia Nemzeti Tudományos Kutatási Központ, ENS Párizs egyetem, a grenoblei egyetem és a lyoni egyetem), Csapatunk a Sydney-i Egyetemen most közzétett egy részletes geológiai modellt a Föld felszíni változásairól a tekintélyes folyóirat Tudomány.

A miénk az első dinamikus modell – számítógépes szimuláció – az elmúlt 100 millió évből, akár tíz kilométeres nagy felbontásban. Példátlan részletességgel feltárja, hogyan változott a Föld felszíne az idők során, és ez hogyan befolyásolta az üledék mozgását és leülepedését.

Az egymillió éves keretekre bontott modellünk olyan keretrendszeren alapul, amely magában foglalja a lemeztektonikai és éghajlati erőket olyan felszíni folyamatokkal, mint a földrengések, időjárás, változó folyók stb.

[Beágyazott tartalmat]

Három év a készülődésben

A projekt körülbelül három éve kezdődött, amikor elkezdtük egy új fejlesztését globális léptékű tájfejlődési modell, amely több millió éves változást képes szimulálni. Megtaláltuk a módját, hogy automatikusan hozzáadjunk más információkat is a keretünkhöz, például a paleogeográfiát – a Föld tájainak történetét.

Ehhez az új tanulmányhoz a keretrendszer a legkorszerűbbet használta lemeztektonikai rekonstrukciók és a múltbéli éghajlatok szimulációi globális szinten.

Fejlett számítógépes szimulációink Ausztráliát használtak Nemzeti Számítási Infrastruktúra, amely több száz számítógépes processzoron fut. Mindegyik szimuláció több napot vett igénybe, és teljes képet alkotott a Föld felszíni evolúciójának elmúlt 100 millió évének rekonstrukciójáról.

[Beágyazott tartalmat]

Mindezek a számítási teljesítmények olyan globális, nagy felbontású térképeket eredményeztek, amelyek a Föld tájainak legmagasabb és mélypontjait (magasság), valamint a víz és az üledék áramlását mutatják.

Mindezek jól illeszkednek a meglévő geológiai megfigyelésekhez. Például a mai adatokat kombináltuk folyó üledék és vízfolyások, vízgyűjtő területek, szeizmikus felmérések, valamint a hosszú távú helyi és globális eróziós trendek.

Fő kimeneteink időalapú globális térképek formájában állnak rendelkezésre ötmillió éves időközönként az Open Science Framework.

Víz- és üledékáramlás téren és időn keresztül

A Föld egyik alapvető felszíni folyamata az erózió, egy lassú folyamat, amelynek során az olyan anyagokat, mint a talaj és a kőzet, elhasználja és elviszi a szél vagy a víz. Ez üledékáramlást eredményez.

Az erózió fontos szerepet játszik a Földön szén ciklus – az élet egyik alapvető építőkövének véget nem érő globális keringése, szén. Az üledékáramlás térben és időben történő változásának vizsgálata döntő fontosságú ahhoz, hogy megértsük, hogyan változott a Föld éghajlata a múltban.

Megállapítottuk, hogy modellünk reprodukálja a Föld hordalékszállításának kulcsfontosságú elemeit, a vízgyűjtő dinamikától, amely a folyóhálózatokat ábrázolja az idő múlásával, a lassú változásokig. nagy kiterjedésű üledékes medencék.

Eredményeink alapján számos ellentmondást is találtunk a kőzetrétegek (rétegek) meglévő megfigyelései és az ilyen rétegekre vonatkozó előrejelzések között. Ez azt mutatja, hogy modellünk hasznos lehet múltbeli tájak rekonstrukcióinak tesztelésére és finomítására.

Szimulált múltbeli tájaink teljes mértékben integrálódnak a különböző folyamatokkal, különösen a hidrológiai rendszerrel – a víz mozgásával –, így robusztusabb és részletesebb képet adnak a Föld felszínéről.

Tanulmányunk további részleteket tár fel arról, hogy a folyamatosan fejlődő Föld felszíne milyen szerepet játszott az üledékeknek a hegycsúcsokról az óceánok medencéibe való mozgásában, végső soron a szénciklus szabályozásában és a Föld éghajlati ingadozásában a mély időkben.

Miközben ezeket az eredményeket a geológiai feljegyzésekkel párhuzamosan kutatjuk, képesek leszünk megválaszolni a régóta fennálló kérdéseket a Föld rendszerének különféle alapvető jellemzőiről – beleértve azt is, hogy bolygónk hogyan kering a tápanyagok között, és hogyan teremtette meg az általunk ismert életet.A beszélgetés

Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.

Kép: Sander Lenaerts on Unsplash 

Időbélyeg:

Még több Singularity Hub